腐熟堆肥法处理畜禽粪便技术措施分析

冯建涛，陈相辉，逄明明

（1.山东省昌邑市饮马镇畜牧兽医服务站，山东 潍坊 261317；2.青岛西海岸新区农业农村局，山东 青岛 266400）

近年来，随着我国畜禽规模化养殖程度的不断提升，畜禽粪便年排放量不断增多，对环境带来的污染也越来越严重。随着环保要求越来越高，畜禽粪污处理问题已成为全社会高度关注的热点问题。目前养殖场对粪便处理方法主要有堆肥发酵法、沼气池分解法、日光干燥法、高热烘干法等，各有利弊。堆肥发酵法，又称为生物处理法，该方法对环境的危害小，需要的空间有限，投入资金较少，受外界环境影响相对较小，而且处理后结果令人满意，因此很多养殖场中都在采用。本文对该方法的原理、过程、技术指标以及判定结果等进行了较为详尽的分析，以供参考。

1 腐熟堆肥机理

腐熟堆肥是将粪便与垫草等固体废弃物混合堆积起来，通过控制粪便的水分、酸碱度、碳氮比、空气、温度等环境条件，使微生物在其中大量生长繁殖，降解畜禽粪便中复杂有机物为易被植物吸收的无机质和腐殖质的过程。在此过程中产生大量的热量可使堆内温度达到60～70 ℃，并能持续较长一段时间，可以有效杀灭粪便中的各种致病菌和寄生虫卵，达到无害化的要求。

2 腐熟堆肥过程

粪便从生粪到最终分解需要经过四个阶段，即生粪、半腐熟、腐熟、过劲，该过程主要完成了生粪中的有机质分解，变成植物可以吸收的无机物。矿质化是微生物将有机质变成无机养分并释放能量的过程，也就是速效养分的释放；腐殖化则是无机物再合成生物体的过程，是粪肥熟化的标志。各种畜禽粪肥种类不同，但所含有机物主要是碳水化合物和含氮化合物。在堆肥的外层有机物进行有氧分解，含氮化合物经硝化细菌作用最终被氧化成硝酸，使粪肥达到矿质化；在堆肥内部由于水分过多或压紧形成局部厌氧条件，几乎没有硝酸盐产生，有机质变成腐殖质。此时粪肥能闻到臭味，是因为有大量速效氮被释放，当看到堆肥变成腐烂黑色，这表明粪肥已腐熟，且腐熟度比较高。

一般来说，粪便堆腐初期，由于微生物对有机物的不断分解，温度由低向高发展。50 ℃以下为中温阶段，粪便中的微生物主要分解其中所含有的碳水化合物以及蛋白质部分；超过50 ℃时为高温阶段，粪便中的残存物质被进一步分解，特别是其中较难分解的纤维素部分。当然木质素等成分由于无法在短时间内通过微生物实现降解，只能在粪便后续利用过程中缓慢分解。

在堆肥过程中，伴随着有机物分解和腐殖质形成的过程，堆肥材料的质量和体积也发生着明显的变化，通常由于碳素等挥发成分的分解变化，质量和体积均会减少1/2左右。

3 堆肥发酵条件

3.1 足够的氧气

堆肥初期应保持好氧环境，以利于加速粪肥的氨化、硝化作用；后期使堆肥高度增加，使内部产生厌氧条件，便于提高堆肥腐殖化程度和氨的保存。

3.2 适宜的温度

从好氧堆肥的生物作用过程看，堆内温度应保持在50～70 ℃，这是监测堆肥发酵过程正常进行的重要指标。若温度过低，表明微生物活动不够，分解作用缓慢。堆肥开始2～3周仍不产生高温，就必须重新调整各项条件，以保持发酵过程的顺利进行。温度过高，多种微生物无法生长，会影响发酵的速度，温度应尽量控制在65 ℃以下。

3.3 含水率

堆肥发酵最适含水率为50%～65%。低于30%，微生物增殖受抑制；高于75%，空隙率低、氧气不足，好氧发酵不完全，所释放的能量不足以使温度上升到50 ℃。

3.4 微生物数量

在畜禽粪便堆肥发酵中起作用的微生物主要包括细菌、真菌及放线菌三大类。微生物的种群随温度的变化而变化，随着堆肥时间的延长，好氧性细菌逐渐减少，放线菌渐渐增多，到末期时真菌（霉菌、酵母菌）显著减少。堆肥开始由中温好氧细菌、真菌（丝状菌）先分解塘类、蛋白质后产生高温；其次，再由好热性细菌、丝状菌及放线菌等分解；之后再经中温性微生物继续分解而腐熟。

3.5 养分

堆肥中碳水化合物是微生物生长的能量来源之一，而氮则是组成蛋白质的重要元素。平均每利用30份碳需1份氮。适宜堆肥物料碳氮比（C/N）为25∶1。太高的C/N比会使微生物因为缺乏足够的氮而无法快速生长，使堆肥进展缓慢；太低的C/N比使过剩氮会转变成氨逸散于大气而损失。鸡粪的C/N比为（9～10）∶1，其它的各种粪的碳氮比大致为：牛粪为（20～23）∶1，猪粪为（10～14）∶1，羊粪为12∶1，马粪为13∶1。

3.6 pH

堆肥微生物喜微碱性，即pH为7.0～8.0适宜。

3.7 堆肥时间

堆肥时间主要影响粪肥的安全性、稳定性和无害化程度。鸡粪需2周，猪粪、牛粪所需时间稍长，需3～4周；但达到完全腐熟需要更长时间（2～3个月）。

4 堆肥制作流程

4.1 发酵前处理

①调整粪便的含水率：通过在畜禽粪便中加入各种干物质来实现对水分的控制，加入的物质须保证安全、无毒且对粪便的发酵不会产生阻碍效果。因此，目前常见添加物是各种农作物的秸秆，比如麦糠、稻壳、玉米秸秆、小麦秸秆等，将这些添加物进行简单的铡短或者粉碎即可；②调整碳氮比：除牛粪外，一般畜禽粪的碳氮比不足，因此，在畜禽粪便好氧堆肥中最好添加一定量的碳源；③调整pH：为了使微生物活性更好，可以根据投放微生物的种类来进行酸碱调节，如果是喜欢偏碱性的微生物菌群可以在粪便中加入少量生石灰，在微生物发酵过程中其酸碱度又会逐步恢复正常。如果粪便本身的酸碱度符合微生物菌群的生长环境，则不需要调节；④混合均匀。

4.2 发酵处理

①合理选择微生物种类：常见的有枯草杆菌、粪链球菌等微生物用于粪便发酵，效果较好；②控制温度：营造出适合微生物不断增殖的温度区间，通常来说30～50 ℃是微生物菌剂较为活跃的温度范围，超过65 ℃反而会抑制微生物菌群的活性和增殖效率，此时应该使用铲车等设备及时翻堆；③适当通气：可以采用翻堆法或者鼓风法进行气体更换；④搅拌、翻转：可使发酵处理材料与空气均匀接触，同时有利于材料的粉碎、均质化；⑤控制时间：在满足条件的情况下微生物菌群可以在7 d后基本完成腐熟过程。过早腐熟效果不好，过晚则容易造成产品延迟。

5 堆肥腐熟程度的判定

5.1 测定堆肥温度

堆肥发酵过程会产生热，数天内可使粪堆内的温度急速上升。一般堆体温度应控制在55 ℃以下，超过65 ℃则会造成过熟。高温持续几天后下降，经过几次堆温上升、下降之后，堆温已不再上升，即可认为堆肥腐熟。

5.2 有机质分解

堆肥处理过程，有机质因不断分解而减少。经过一段时间有机质残存率呈稳定不变时，可认为堆肥腐熟。

5.3 肥料质量

外观呈暗褐色，松软无臭。首先是观察苍蝇孳生情况，如成蝇的密度、蝇蛆死亡和蝇蛹羽化率；其次是大肠杆菌值及蛔虫卵死亡率。高温堆肥法卫生评价标准见表1。

表1 高温堆肥法卫生评价标准（建议）

6 结束语

堆肥作为传统的生物处理技术，经过多年的改良现正朝着机械化、商品化方向发展，设备效率也日益提高。加拿大用作物秸秆、木屑和城市垃圾等与畜禽粪便一同堆肥腐熟后制作商品肥。英国和其它欧洲国家已开始将养殖工序由水冲式清洗粪便转回到传统的稻草或作物秸秆铺垫吸粪，然后实施堆肥利用方式。美国对鸡场采用机械干清粪方式，通过堆肥后利用或直接利用，但在美国养殖场粪污处理中所占的比重很小。本文介绍的堆肥处理畜禽粪便是对已有的污染进行处理，但最终解决畜禽粪便对环境的污染还需要从养殖的源头进行控制，如合理规划设计养殖场内部结构和设施、大力推广机械干清粪工艺、推广绿色饲料和添加剂，减少粪污的产生和排放。因此，当前我国防治畜禽养殖污染应采用从源头控制与养殖终端污染物治理相结合的方式，这样有利于畜禽养殖业的健康持续发展。